Stornorrforsin vesivoimalaitos

Stornorrforssenin vesivoimalaitos on Uumajanjoessa Uumajassa Ruotsissa sijaitseva pato ja vesivoimalaitos. Voimalaitos on tyypillinen jokivoimalaitos, jolla on pieni säännöstelyallas. Vesi johdetaan laitokseen osittain tunneleita pitkin ja voimalaitos sijaitsee kallio-onkalossa syvällä maan alla, joten sitä voidaan kutsua myös tunnelivoimalaitokseksi. Vesivoimalaitos on kapasiteetiltaan Ruotsin toiseksi suurin ja se on sekä Ruotsin että Pohjoismaiden suurin jokivoimalaitos. Padot, penkereet ja varastoaltaat Joen luontainen kulku on katkaistu rakentamalla jokeen Norrforsin kohdalle kaksi maapatoa, jotka estävät veden virtaamisen vanhoja sivu-uomia pitkin, ja yksi betoninen säännöstelypato, joka katkaisee veden kulun joen pääuomaa pitkin. Patojen yläpuolella oleville joenrannoille on rakennettu penkereitä, joiden taakse voidaan nostaa joen vedenpintaa muutaman metrin. Allasta kutsutaan nimellä Norrforsdammen. Vanha uoma on jäänyt kivikkoisena lähes kuivilleen ja sitä ruokkii enää muutama sivujoki tai sivuoja. Jokeen syntyvä säännöstelyallas on nostanut vedenpintaa Uumajanjoella noin 20 kilometrin matkalla yläjuoksulle Pengforsin vesivoimalalle asti ja Vännäsin taajaman kohdalla jokeen yhtyvä sivujoki Vindelälven tulvii vielä noin 10 kilometrin matkalta . Jokivoimalaitoksilla on yleensä pieni säännöstelyallas, mutta sen tarkoituksena on pääasiassa varmistaa veden riittävyyden vesiturbiineille ja parantaa hieman myös niiden tehoa. Veden riittävyys koko vuodeksi on varmistettu säännöstelemällä joitakin luonnonjärviä ja tekojärviä Uumajanjoen valuma-alueen yläjuoksulla. Kun voimala käynnistyi vuonna 1958, oli voimalan säännöstelykapasiteetti vain Storumanin varassa. Sen jälkeen on sääntelyvaraa kasvatettu lisäämällä säännösteltäviä kohteita. Niistä suurimmat ovat (suluissa säännöstelyvara) Abelvattnet (0,398 kuutiokilometriä eli km³), Gardiken (0,871 km³), Över-Uman (0,357 km³), Ajaure (0,209 km³), Storuman (1,101 km³), Sturjuktan (0,577 km³). Kaikki varastoaltaiden säännöstelyvarat yhdistämällä saadaan 3,3 km³ eli 3,3 miljardia kuutiometriä. Säännöstelyvaran käyttö riittäisi Stornorrforsin käytössä kuitenkin vain 39 vuorokaudeksi . Voimala ja tunneli Voimala sijaitsee patoaltaasta lähteen 2,4 kilometrin pituisen tulokanavan päässä. Siellä vesi johdetaan maan alle 73 metriä pystysuoraan alaspäin louhittuun tunneliin. Alhaalla vesi jakautuu neljään onkaloon, joissa pyörii Francis-turbiinit. Kolmen vanhimman vesiturbiinin juoksupyörät olivat halkaisijaltaan 5,3 metriä ja 3 metriä korkeat. Ne pyörittävät pystyakselin päässä sähkögeneraattoreita, joiden kapasiteetti on yli 135 megawattia (MW). Uudempi vesiturbiini tuottaa sähköä yli 187 MW. Turbiinien yhteistehoksi ilmoitetaan 599 MW (Huom! Eri lähteistä luetut tehoarvot eivät summaudu oikein.). Vesi poistuu kalliossa 4,9 kilometriä pitkässä poistumistunnelissa, joka laskee Uumajanjokeen sen koskiosuuden alapuolelle. Kun suurimman turbiinin rakennevirtaama on 275 kuutiometriä sekunnissa (m³/s), niin muilla se on noin 230 m³/s ja koko voimalaitoksen yhteinen rakennevirtaama on 975 m³/s. Kalatien vieressä on pienoisvoimala, joka tuottaa sähköä vain kalojen noustessa jokea ylöspäin. Voimalaitoksen generaattorit tuottavat sähköä 18 000 voltin vaihtojännitteellä. Voimalan muuntajalla jännite nostetaan korkeajännitteeksi, joka jo vuonna 1958 oli 380 000 volttia. Kalankasvatus, kalaporras Lähellä voimalaa sijaitsee Vattenfallin kalankasvatuslaitos. Sieltä valmistuu vuosittain 80 000 lohenpoikasta, 20 000 taimenta ja 20 000 harria. Niitä päästetään ruotsalaisiin jokiin, jotta padoilla tuhottujen kutupaikkojen menetetyt kalat voidaan korvata ihmisten kasvattamilla kalanpoikasilla. Toinen ratkaisu on rakentaa padon kiertävä kalatie. Voimalan yhteydessä toimi vuodesta 1960 kalaporras, joka oli 240 metriä pitkä ja se kiipesi 18 metriä ylös. Kalatien portaat olivat pieniä altaita, jonne kalat pääsivät hyppäämällä alemasta altaasta seuraavalle altaalle. Ylimmästä altaasta kalat nostettiin haavilla säännöstelyaltaaseen. Kalat nousivat Vindelälveniin kutemaan ja siellä kasvaneet kasvaneet kalanpoikaset matkasivat myöhemmin mereen aikustumaan. Poikasten matka kulki kuitenkin turbiinien siivekkeiden välistä, jolloin niiden kuolleisuus oli noin 25 %. Vanhan kalaportaan tilalle on rakennettu uusi. Porras maksoi 100 miljoonaa kruunua ja lisäksi muut kalojen vaellusta tukevat rakenteet maksoivat lähes yhtä paljon. Se on 300 metriä pitkä ja siinä on 76 allasta, jotka ovat kukin 0,3 metriä edellistä allasta korkeammalla. Koko portaan läpi uiminen edellyttää kaloilta 18 metrin nousua ylöspäin. Altaiden mitat ovat 3 × 3 × 3 m³. Kussakin altaassa on suojapalkki, jonka takana kala voi levähtää välillä. Portaassa virtaa koko ajan 1,5 m³/s vettä, mutta vaellusaikana portaiden lähelle päästetään lisävettä noin 30 m³/s mikä saa lohet nousemaan portaat ylös suurin joukoin. Esimerkiksi vuonna 2012 laskettiin yli 10 000 lohta uineen portaan läpi. Kalaporras toimii nyt myös toisinpäin eli kalanpoikaset voivat laskeutua mereen kalaporrasta pitkin. Lisävesi päästetään 22 metrin korkeudelta tulevaa tuloputkea pitkin portaiden suulle ja putkessa toimii oma pienvoimala, joka muuttaa tämänkin veden virtauksen sähköenergiaksi. Historiaa Kalliopiirroksia Kalankasvatuslaitokselta kaakkoon päin sijaitsee kallioalue Truthällorna, josta on löydetty 97 kalliopiirroskuviota. Kallioon on hakattu kolme kuppia, ihmishahmo, seitsemän venekuviota ja 27 hirveä. Loput 43 kuviota ei ole vielä tunnistettu. Hirvikuvioiden sisäosiin on piirretty viivoja kuin kylkiluiksi tai sisäelimiksi. Piirrokset löysi ryhmä arkeologiopiskelijoita vuonna 1984. Yli 4 000 vuotta sitten laski Uumajanjoki täällä mereen, joka työntyi paikalle pitkänä ja kapeana lahtena. Meren vedenpinnankorkeus oli tuolloin nykyisellä korkeuskäyrällä 50 metriä mpy. Maankohoamisesta johtuu, että merenranta on vetäytynyt yli 30 kilometrin päähän. Ihmisten kokoontumisen syyksi on arveltu vaelluskalojen nousu jokiin. Ihmiset saattoivat silloin kalastaa runsaita saaliita pienellä vaivalla. Kylät Uumajanjoessa oli täällä sarja koskia, joiden kohdalle, eri puolille jokea, syntyivät kylät Norrfors ja Söderfors. Kylät olivat olemassa jo 1600-luvulla, jolloin niistä on säilynyt kirjallisia mainintoja. Tukinuitto Tukinuittoa oli harrastettu Uumajanjoella vuodesta 1775 saakka. Kun voimalaitos käytännössä pysäytti vedenkulun vanhasta pääuomasta, rakennettiin uiton tarpeisiin tulokanavan päästä alkava peltinen uittoränni. Sen runko valettiin betonista ja kaukalo tehtiin pellistä. Ränni oli kuuden kilometrin mittainen ja se päättyi koskijakson ja vanhojen voimaloiden alapuolelle. Tukiuitto päättyi vuonna 1981. Voimalan rakennustyöt Ruotsissa lisättiin 1900-luvun alussa voimakkaasti vesivoiman määrää ja 1940-luvulla suunniteltiin Uumajanjoen pitkän koskiosuuden pienempien voimalaitosten korvaamista yhdellä suurella voimalalla. Koskiosuus oli 13 kilometriä pitkä ja osuudella joki putosi yli 70 metrinä. Rakennustyöt käynnistettiin vuonna 1953. Vanhan Norrforsin voimalan ympäristöön tehtiin valmisteluita aikaisempaa korkeammasta säännöstelyaltasta ja samalla rakennettiin veden johtamista varten 2,4 kilometriä pitkä avokanava. Tulevan kanavan toiseen päähän louhittiin veden sisäänottoa varten pitkät pystysuorat kuilut, joiden pohjalle louhittiin turbiinisali. Siitä tuli 124 metriä pitkä ja 19–29 metriä korkea onkalo. Salin alapuolelta louhittiin vedelle lähes vaakasuoraan poistotunneli joen alajuoksun suuntaan. Turbiineja varten louhitut onkalot olivat 70 metriä korkeita ja kahdeksan metriä leveitä. Poistovedelle tehtiin neljä kilometriä pitkä tunneli, jonka poikkiala on 390 neliömetriä (suurimmillaan 26 m × 16 m). Kolmeen turbiinionkaloon asennettiin valtavat spiraaliset tuloputket ja niiden sisälle laskettiin Francis-turbiinit, joiden juoksupyörät olivat halkaisijaltaan 5,3 metriä ja korkeudeltaan 3 metriä. Kukin juoksupyörä painoi 79 tonnia ja ne oli valistettu Trollhättanissa NOHAB:llä. Juoksupyörään yläpuolelle kiinnitettiin yhteiseen akseliin ASEA:n valmistamat suuret sähkögeneraattorit, jotka painoivat kukin 445 tonnia. Niiden tuotantotehot olivat 135 MW ja ne olivat siihen aikaan maailman suurimmat. Samanaikaisesti, kun kallion sisällä rakennettiin voimalan tuotantoyksikköjä, valmistauduttiin nostamaan joen säännöstelyaltaaseen aikaisempaa korkeampi vedenpinta. Joen pääuomaa säännösteli aikaisemmin moniholvinen pato, joka näyttää nykyään varsin erilaiselta. Voimala käynnistettiin talvella 1958–1959 ja sen tuotanto tapahtui aluksi 410 MW teholla. Näissä koskissa aiemmin toimineet voimalayksiköt Norrfors, Baggböle ja Klabböle lopetettiin. Vuonna 1982 aloitettiin neljännen turbiinin rakentaminen ja se valmistui lokakuussa 1985. Tämä Kvaerner Turbinin valmistama turbiini tuottaa sähköenergiaa 187 MW teholla. Voimalan parannustyöt Vuonna 2007 aloitettiin laajat työt, jotka sisälsivät Norrforsdammenin parannustyöt, uusi kalaporras vanhan tilalle, uusi vesivoimalaitos kalatien viereen, uusi juoksutuskanava ja vasemman puolen patoreunuksien korous. Vuosina 2017 ja 2018 tehtiin parannustöitä Uumajanjoen valuma-alueella sijaitsevilla varastoaltailla. Katso myös Luettelo maailman suurimmista jokivoimalaitoksista Huomautuksia Lähteet Aiheesta muualla Ekwall, Axel: Konstruktion, utförande ach underhåll av höga dammar i Sverige. Teknisk Tidskrift, 1928, 58. vsk, nro 8. Svenska teknologföreningen. runeberg.org. (PDF) Viitattu 31.3.2020. (ruotsiksi) - Norrforsin moniholvinen pato Lundqvist, Hans & al.: Flödesregimens effekt på laxens vandring i ett bypass system: observationer och modellering av förutsättningar för passage av kraftverksbyggnader. Energi Myndigheten. Dnr 5210P-01-1090 DocPlayer (PDF) Viitattu 30.3.2020. (ruotsiksi)